JP6520679B2 - シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池における単セル間のシール構造に関する。

膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を一対のガス拡散層およびセパレータで挟持した構成を有する単セルが複数積層されて成る燃料電池が知られている。各単セルのセパレータの外周部近傍には、各単セルへの反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）および冷却水の供給や、各単セルからのオフガスおよび冷却水の排出のため流路を形成する複数の貫通孔が設けられている。単セル間から反応ガスおよび冷却水等が漏洩することを防止するために単セル間に環状のシール部材が配置されることがある（特許文献１参照）。かかるシール部材は、上述の貫通孔や発電部等の反応ガスおよび冷却水等の流路となる部分の周囲に配置される。

特開２０１４−２２９５８４号公報

シール部材の面方向の移動を規制するために、セパレータにおける対面するセパレータ側の面に積層方向に突出する壁が設けられることがある。一般に、この壁部は、セパレータの基材である薄板部材（例えば、ステンレス製薄板）をプレス加工することにより形成される。このため、壁部が形成された面とは反対側の面には、壁部に対応する位置が溝部として形成されることとなる。セパレータにおける溝部が形成された面は、ガス拡散層とガス拡散層の周縁部（より正確には、膜電極接合体とガス拡散層の積層体の周縁部）を囲むフレーム部材とに接する。ここで、セパレータとフレーム部材との間における反応ガスや冷却水等の漏洩を防止するために、セパレータとフレーム部材とが接着されることがある。このときの接着ライン（以下、「面内シールライン」と呼ぶ）は、上述の貫通孔の周囲に設けられる。しかしながら、貫通孔の周囲に溝部が存在すると、かかる溝部においてセパレータとフレーム部材とが接着されなくなる。そこで、面内シールラインに対応する位置に壁部を設けないようにし、複数の壁部が間隙を空けて配置される構成が採用される。

上述のように複数の壁部が間隙を空けて配置される構成においては、マニホールドを流通する流体の圧力によってシール部材が移動した際に、かかる間隙からシール部材の一部が変形して飛び出すおそれがある。複数の壁部の間隙からシール部材の一部が飛び出すと、シールが破られて気密性が低下するという問題が生じる。このため、複数の壁部の間隙からシール部材が飛び出ることを抑制する技術が望まれている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］隣り合う単セルのセパレータ同士が対面するように複数の前記単セルが積層方向に積層された燃料電池における各単セル間のシール構造であって、前記セパレータにおける隣り合う前記単セルのセパレータと対面する面に前記積層方向に突出し、互いに所定の間隙だけ離れて形成された複数の壁部と、前記セパレータにおける前記壁部が形成された前記面とは反対側の面において、前記壁部と対応する位置に形成された溝部と、隣り合う前記単セルのセパレータ間に配置され、前記単セル間を流通し前記燃料電池に用いられる流体の流路を形成する開口部と前記複数の壁部とを囲むシール部材と、を備え、前記シール部材のうち前記間隙を空けて形成された前記壁部に隣接して配置されるシール部材における前記開口部と前記間隙との間に位置する部分の太さをｄ１とし、前記間隙の幅をｄ２としたときに、ｄ１×２＞ｄ２である、シール構造。
この形態のシール構造によれば、シール部材のうち間隙を空けて形成された壁部に隣接して配置されるシール部材における開口部と間隙との間に位置する部分の太さ×２＞間隙の幅であるので、開口部を流通する流体の圧力を受けてシール部材が屈曲して折り返した形状となって間隙に接した場合であっても、かかる間隙からシール部材が飛び出ることを抑制できる。

（１）本発明の一実施形態によれば、燃料電池における各単セル間のシール構造が提供される。このシール構造は、隣り合う単セルのセパレータ同士が対面するように複数の前記単セルが積層方向に積層された燃料電池における各単セル間のシール構造で、前記セパレータにおける隣り合う前記単セルの前記セパレータと対面する面において前記積層方向に突出して形成され、互いに所定の間隙だけ離れて配置された複数の壁部と；隣り合う前記単セルのセパレータ間に配置され、前記燃料電池に用いられる流体の流路に対して前記複数の壁部よりも近い位置に配置されて前記流路を囲むシール部材と；を備え、前記シール部材において前記流路と前記間隙との間に位置する部分の太さをｄ１とし、前記間隙の幅をｄ２としたときに、ｄ１×２＞ｄ２である。

この構成によれば、シール部材において流路と間隙との間に位置する部分の太さの幅×２＞壁部の間隙の幅であるので、流路を流通する流体の圧力を受けてシール部材が屈曲して折り返した形状となって間隙に接した場合であっても、かかる間隙からシール部材が飛び出ることを抑制できる。

本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを備えた車両の形態においても実現できる。

本発明の一実施形態としてのシール構造を適用した燃料電池５００の概略構成を示す斜視図である。 セパレータ１００の構成を示す平面図である。 セパレータ１００に対するシール部３０の配置位置を示す説明図である。 図３におけるＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 セパレータ１００に対する面内シールラインの配置位置を示す説明図である。 セパレータ１００の開口部１４近傍の拡大図である。 第２実施形態のシール構造に用いられるシール部の配置位置を示す平面図である。 第２実施形態における開口部１４近傍の構成を示す拡大図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．燃料電池５００の全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのシール構造を適用した燃料電池５００の概略構成を示す斜視図である。燃料電池５００は、複数の単セル３００が積層方向ＳＤに沿って積層されて形成されている。以下、Ｘ軸およびＹ軸は水平面と平行であり、Ｚ軸は鉛直方向と平行である。＋Ｚ方向は鉛直上方、−Ｚ方向は鉛直下方を示す。本実施形態では、積層方向ＳＤとは、Ｙ軸と平行な方向である。本実施形態において、単セル３００は、固体高分子型燃料電池である。燃料電池５００の内部には、６つのマニホールド１〜６が形成されている。燃料ガス供給マニホールド１は、各単セル３００に燃料ガスである水素ガスを供給する。燃料ガス排出マニホールド２は、各単セル３００から排出されるアノード側オフガスを燃料電池５００の外部へと排出する。同様に、酸化剤ガス供給マニホールド３は、各単セル３００に酸化剤ガスである空気を供給し、酸化剤ガス排出マニホールド４は、各単セル３００から排出されるカソード側オフガスを燃料電池５００の外部へと排出する。冷却媒体供給マニホールド５は、各単セル３００に冷却媒体を供給し、冷却媒体排出マニホールド６は、各単セル３００から排出される冷却媒体を燃料電池５００の外部へと排出する。６つのマニホールド１〜６は、いずれも積層方向ＳＤと平行に延設されている。

各単セル３００は、ＭＥＧＡプレート２８０と、ＭＥＧＡプレート２８０を積層方向に沿って挟んで配置される一対のセパレータ１００とを備える。

ＭＥＧＡプレート２８０は、ＭＥＧＡ（膜電極ガス拡散接合体：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｎｄ Ｇａｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２００と、支持フレーム２５０と、を備える。ＭＥＧＡ２００は、固体高分子電解質膜と、アノード側触媒電極層と、カソード側触媒電極層と、アノード側ガス拡散層と、カソード側ガス拡散層とを積層方向ＳＤに積層した構成を有する。支持フレーム２５０の中央部には、厚さ方向（Ｙ軸方向）に貫通孔が設けられており、かかる貫通孔にＭＥＧＡ２００が配置されている。

一対のセパレータ１００は、ＭＥＧＡプレート２８０を積層方向ＳＤに挟むように配置されている。セパレータ１００は、略矩形形状の薄板部材であり、積層方向ＳＤの両面には凹凸形状が形成されている。この凹凸形状により、反応ガス（燃料ガスあるいは酸化剤ガス）が流れるセル内ガス流路が形成されると共に隣り合う単セル３００のセパレータ１００との間に冷却媒体の流路が形成される。セパレータ１００は、外周部の所定の位置に６つの略矩形の開口部１１〜１６を備えている。複数の単セル３００が積層されて燃料電池５００が組み立てられたときに、各単セル３００の開口部１１〜１６が積層方向ＳＤに重なることにより、上述の６つのマニホールド１〜６が形成される。

各単セル３００の隣り合う２つのセパレータ１００の間には、反応ガスや冷却媒体等の漏洩の防止を目的としてシール部３０が介在している。本実施形態において、シール部３０は、ゴムにより形成されている。ゴムとしては、例えば、ブチルゴムやシリコーンゴムを採用してもよい。本実施形態において、シール部３０の断面形状は、いずれの位置においても同一であり、また、その大きさもいずれの位置においても同一である。シール部３０は、第１シール部３０ａと、第２シール部３０ｂと、第３シール部３０ｃと、第４シール部３０ｄと、第５シール部３０ｅとから成る。第１シール部３０ａ〜第４シール部３０ｄは、いずれも平面視形状が略矩形の枠状の部材である。第５シール部３０ｅは、平面視形状が略十字型の枠状の部材である。第１シール部３０ａは、開口部１４を囲んで配置されている。同様に、第２シール部３０ｂは、開口部１２を、第３シール部３０ｃは、開口部１１を、第４シール部３０ｄは、開口部１３を、それぞれ囲んで配置されている。第５シール部３０ｅは、２つの開口部１５、１６およびセパレータ１００におけるＭＥＧＡ２００と対応する部分（ＭＥＧＡ２００と接する面とは反対側の面におけるＭＥＧＡ２００に対応する部分）を囲んで配置されている。

Ａ２．セパレータ１００の詳細構成：
図２は、セパレータ１００の構成を示す平面図である。図２では、セパレータ１００の両面のうち、隣り合う単セル３００のセパレータ１００と対面する面を表している。また、図２では、カソード側のセパレータ１００を表している。セパレータ１００において、一方の面は、ＭＥＧＡプレート２８０と対面し、他方の面は、シール部３０を介して隣り合う単セル３００のセパレータ１００と対面する。

図２に示すように、セパレータ１００は、上述の６つの開口部１１〜１６に加えて、９つの壁部２０ａ〜２０ｉと、間隙ｇ１〜ｇ４とを備える。９つの壁部２０ａ〜２０ｉは、いずれも隣り合う単セル３００のセパレータ１００に向かう方向（積層方向ＳＤ）に突出している。これらの壁部２０ａ〜２０ｉは、シール部３０が大きく位置ずれすることを抑制するために形成されている。壁部２０ａは、開口部１４の外周部を囲んで配置されている。同様に、壁部２０ｂは、開口部１２の外周部を、壁部２０ｃは、開口部１１の外周部を、壁部２０ｄは、開口部１３の外周部を、それぞれ囲んで配置されている。壁部２０ｅは、開口部１６の外周部のうち、開口部１４側の縁、開口部１２側の縁、および外側（−Ｘ方向）の縁を囲み、内側の縁は囲んでいない。換言すると、壁部２０ｅにおいて、セパレータ１００におけるＭＥＧＡ２００と接する部分に対応する部分２１０（以下、「発電対応部２１０」と呼ぶ）に向かう部分は開放されている。これは、発電対応部２１０を通った冷却媒体を開口部１６へと排出するためである。同様に、壁部２０ｆは、開口部１５の外周のうち、開口部１１側の縁、開口部１３側の縁、および外側（＋Ｘ方向）の縁を囲み、内側の縁を囲んでいない。換言すると、壁部２０ｆにおいて、発電対応部２１０に向かう部分は開放されている。これは、開口部１５から発電対応部２１０へと冷却媒体を供給するためである。壁部２０ｇは、発電対応部２１０の上方側（＋Ｚ方向側）を囲んで配置されている。壁部２０ｈは、発電対応部２１０の下方側（−Ｚ方向側）を囲んで配置されている。壁部２０ｉは、セパレータ１００の外縁近傍において、かかる外縁に沿って配置されている。壁部２０ｇと壁部２０ｈとは、−Ｘ方向の端部および＋Ｘ方向の端部において、それぞれ互いにＺ軸方向に沿って所定の距離だけ離れて配置されている。これは、開口部１５と発電対応部２１０との間における冷却媒体の流路と、発電対応部２１０と開口部１６との間における冷却媒体の流路とを確保することを目的としている。

間隙ｇ１は、壁部２０ｅの２つの開放端のうちの＋Ｚ方向の開放端と、壁部２０ｇの２つの開放端のうちの−Ｘ方向の開放端との間に形成されている。間隙ｇ２は、壁部２０ｅの２つの開放端のうちの−Ｚ方向の開放端と、壁部２０ｈの２つの開放端のうちの−Ｘ方向の開放端との間に形成されている。間隙ｇ３は、壁部２０ｆの２つの開放端のうちの−Ｚ方向の開放端と、壁部２０ｈの２つの開放端のうちの＋Ｘ方向の開放端との間に形成されている。間隙ｇ４は、壁部２０ｆの２つの開放端のうちの＋Ｚ方向の開放端と、壁部２０ｇの２つの開放端のうちの＋Ｘ方向の開放端との間に形成されている。これら４つの間隙ｇ１〜ｇ４は、セパレータ１００と支持フレーム２５０との間の後述する接着ラインを連続して形成するために設けられている。詳細については、後述する。

セパレータ１００において、発電対応部２１０には、Ｘ軸方向に沿って延設された複数の流路１１１と、流路１１１の両端部に配置された複数の突起部１１２とが配置されている。流路１１１は、発電対応部２１０内における冷却媒体の流路であり、互いに平行な複数のリブにより形成されている。突起部１１２のうち、＋Ｘ方向側の突起部１１２は、開口部１５から発電対応部２１０に流入する冷却媒体をＺ軸方向に分散させる。また、−Ｘ方向側の突起部１１２から開口部１６へと排出される冷却媒体を開口部１６に向かう方向に集める。

図３は、セパレータ１００に対するシール部３０の配置位置を示す説明図である。図３では、図２に示すセパレータ１００に対して、シール部３０、すなわち５つのシール部３０ａ〜３０ｅを重ねて描いている。なお、図３では、シール部３０を太い実線で示している。壁部２０ａと壁部２０ｅとの間には、第1シール部３０ａと第５シール部３０ｅのそれぞれの一部が配置されている。同様に、壁部２０ｉにおける−Ｘ方向の端辺と壁部２０ａとの間には、第1シール部３０ａの一部が配置されている。

図４は、図３におけるＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図４（ａ）は、図３におけるＡ−Ａ断面を示す。また、図４（ｂ）は、図３におけるＢ−Ｂ断面を示す。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）において、支持フレーム２５０よりも下方（−Ｚ方向）側の構成、すなわち、アノード側セパレータについては、図示を省略している。図４（ａ）に示すように、Ａ−Ａ断面においては、開口部１４の外縁部には壁部２０ａが形成されている。また、壁部２０ａから所定の距離だけ離れて壁部２０ｉが形成されている。壁部２０ａと壁部２０ｉとの間は、＋Ｚ方向に突出していない平坦部２１ｓが形成されている。かかる平坦部２１ｓに第1シール部３０ａが配置されている。図４（ｂ）に示すように、Ｂ−Ｂ断面においては、Ａ−Ａ断面と同様に、開口部１４の外縁部には壁部２０ａが形成されている。しかしながら、Ｂ−Ｂ断面において、壁部２０ａの外側（開口部１４から離れた側）には、他の壁部は形成されておらず、平坦部２１ｔが形成されている。

図４に示すように、２つの壁部２０ａ、２０ｉは、いずれもセパレータ１００を構成する板状部材が屈曲して＋Ｚ方向に突出した部位として形成されている。このような壁部２０ａ、２０ｉは、セパレータ１００を構成する板状部材をプレス加工することにより形成される。なお、他の壁部２０ｂ〜２０ｈも同様な工程により、形成される。このような工程により壁部２０ａが形成されるため、壁部２０ａにおいて、セパレータ１００は支持フレーム２５０から離れて配置される。したがって、支持フレーム２５０の表面から見ると、壁部２０ａは、溝部２１ａとして形成されている。同様に、壁部２０ｉにおいて、セパレータ１００は、支持フレーム２５０から離れて配置されている。したがって、支持フレーム２５０の表面から見ると、壁部２０ｉは、溝部２１ｉとして形成されている。

ここで、セパレータ１００と支持フレーム２５０とは、所定の接着ライン（以下、「面内シールライン」と呼ぶ）において互いに接着されている。これは、セパレータ１００と支持フレーム２５０（ＭＥＧＡプレート２８０）との間からの反応ガスの漏洩を防止するためである。本実施形態において、面内シールラインは、支持フレーム２５０の所定箇所に線状に接着剤を配置し、セパレータ１００とＭＥＧＡプレート２８０とが重ね合わされることにより形成される。このような面内シールラインが壁部２０ａ〜２０ｉに対応する位置に設けられた場合、すなわち、壁部２０ａ〜２０ｉに対応する位置に接着剤が配置された場合、上述のように、かかる部分において支持フレーム２５０とセパレータ１００とは互いに離れているため、接着されずにシールが破られることとなる。そこで、燃料電池５００では、面内シールラインが配置される部分には、壁部を設けないようにして、支持フレーム２５０とセパレータ１００との間の気密性を確保している。詳細は後述するが、例えば、図４（ｂ）に示すように、間隙ｇ１には、壁部が存在しないため、セパレータ１００と支持フレーム２５０とは接しており、かかる部分における気密性は確保されている。以下、図５を用いて、面内シールラインについて詳細に説明する。

図５は、セパレータ１００に対する面内シールラインの配置位置を示す説明図である。図５では、図２に示すセパレータ１００に対して、面内シールライン３１を重ねて描いている。面内シールライン３１は、本来、図２、図５に示す面とは反対側の面に配置されているが、説明の便宜上、図２、図５に示す面に対して破線により重ねて描かれている。

面内シールライン３１は、６つの開口部１１〜１６のうち、カソード側の反応ガスおよびカソード側オフガスの流通する２つの開口部１３、１４を除く他の開口部１１、１２、１５、１６をそれぞれ囲んで配置されている。これにより、ＭＥＧＡ２００のカソード側にアノード側の反応ガス、アノード側オフガスおよび冷却媒体が流入することを防止している。また、面内シールライン３１は、２つの開口部１３、１４とＭＥＧＡ２００のカソード側の面とを含む領域を囲んで配置されている。これにより、カソード側の反応ガスおよびカソード側オフガスが、セパレータ１００とＭＥＧＡプレート２８０との間から漏洩することを防止している。

ここで、面内シールライン３１の一部、より具体的には、開口部１６の＋Ｘ方向の近傍に位置する部分は、２つの間隙ｇ１、ｇ２を通過している。仮に、これら２つの間隙ｇ１、ｇ２が無く、壁部が形成されていた場合、上述のようにかかる部分に溝部が存在するために、セパレータ１００と支持フレーム２５０とは接着されないこととなる。このため、かかる部分から冷却水やアノード側オフガスがＭＥＧＡ２００のカソード側に流入することとなる。しかしながら、図５に示すように、また、図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、間隙ｇ１、ｇ２が形成されているために、ＭＥＧＡ２００のカソード側に冷却水やアノード側オフガスが流入することが抑制される。同様に、面内シールライン３１のうち、開口部１５の−Ｘ方向の近傍に位置する部分は、２つの間隙ｇ３、ｇ４を通過しているため、かかる部分における気密性の低下が抑制される。

Ａ３．シール部３０および間隙ｇ１〜ｇ４の詳細構成：
図６は、セパレータ１００の開口部１４近傍の拡大図である。図６では、図２に示す面と同じ面における開口部１４の近傍を拡大して示している。また、図６の右側には、開口部１４の近傍のうち、間隙ｇ１近傍の領域Ａｒをさらに拡大して示している。

図６の左側の白抜きの矢印に示すように、開口部１４をカソード側オフガスが流通することにより、開口部１４の内側から外側に向かう圧力（内圧）が、開口部１４の近傍に加わる。このため、開口部１４を囲む第1シール部３０ａおよび第５シール部３０ｅのうちの開口部１４近傍を通る部分は、開口部１４から離れる方向に移動したり変形したりする。

このとき、第５シール部３０ｅのうち、開口部１４の近傍を通る部分、より具体的には、開口部１４と間隙ｇ１との間に位置する部分Ｐ（以下、「間隙対応部分Ｐ」と呼ぶ）は、間隙ｇ１に向かって移動したり、図６の右側に示すように変形したりする。しかしながら、本実施形態では、間隙対応部分Ｐの太さｄ１と、間隙ｇ１の幅ｄ２とは、以下の式（１）に示す関係を有する。
ｄ１×２＞ｄ２・・・（１）
このため、図６の右側に示すように、間隙対応部分Ｐが屈曲して折り返した形状に変形して、間隙ｇ１に接した場合であっても、間隙ｇ１から間隙対応部分Ｐが飛び出すことが抑制される。なお、他の間隙ｇ２〜ｇ４についても、上記式（１）の関係は満たされており、各間隙ｇ２〜ｇ４からシール部３０が飛び出すことが抑制される。

上記式（１）に示す関係は、シール部３０の太さｄ１と、間隙の幅ｄ２のうち、少なくとも一方を調整することにより実現できる。例えば、予め間隙の幅ｄ２が定められている場合には、シール部３０の製造工程において、シール部３０の太さｄ１が間隙の幅ｄ２の２倍よりも大きくなるように調整してもよい。かかる調整は、具体的には、シール部３０を成形する際の金型の形状を調整することで実現できる。また、例えば、予めシール部３０の太さｄ１が定められている場合には、セパレータ１００の製造工程において、間隙の幅ｄ２がシール部３０の太さｄ１の１／２よりも小さくなるように調整してもよい。かかる調整は、セパレータ１００をプレス加工する際の金型の形状を調整することにより実現できる。

上述の第１実施形態において、複数の壁部２０ａ〜２０ｉと、シール部３０とを含む構造は、請求項におけるシール構造の下位概念に相当する。開口部１１、１２、１３、１４は、それぞれ請求項における流路の下位概念に相当する。また、開口部１５、１６と発電対応部２１０（流路１１１）とを含む冷却媒体の流路は、請求項における流路の下位概念に相当する。シール部３０は、請求項におけるシール部材の下位概念に相当する。

以上説明した、第１実施形態のシール構造によれば、シール部３０において、間隙対応部分Ｐの太さｄ１と、間隙ｇ１〜ｇ４の幅ｄ２とは、上記式（１）の関係を満たすため、流路を流通する流体の圧力を受けて間隙対応部分Ｐが屈曲して折り返した形状に変形して、間隙ｇ１に接した場合であっても、間隙ｇ１から間隙対応部分Ｐが飛び出ることを抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態のシール構造に用いられるシール部の配置位置を示す平面図である。図７は、図２と同様に、第２実施形態のシール部３２を、セパレータ１００の平面図に重ねて描いている。第２実施形態のセパレータ１００は、第１実施形態のセパレータ１００と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、第２実施形態において、セパレータ１００を含む単セル３００は、第１実施形態の単セル３００と同じである。第２実施形態のシール部３２は、第５シール部３０ｅに変えて、第５シール部３２ｅを備える点において、第１実施形態のシール部３０と異なる。第２実施形態のシール部３２におけるその他の構成は、第１実施形態のシール部３０と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第１実施形態の第５シール部３０ｅ（およびその他のシール部３０ａ〜３０ｄ）の太さは、いずれの位置においても同じであった。これに対して、第２実施形態の第５シール部３２ｅの太さは、間隙対応部分Ｐの太さが他の部分の太さに比べて大きい。

図８は、第２実施形態における開口部１４近傍の構成を示す拡大図である。図８では、図６と同様に、図２に示す面と同じ面における開口部１４の近傍を拡大して示している。また、図８の右側には、開口部１４の近傍のうち、間隙ｇ１近傍の領域Ａｒをさらに拡大して示している。

図８の右側に示すように、間隙対応部分Ｐの太さｄ１は、第５シール部３２ｅにおけるその他の部分の太さｄ３に比べて太い。なお、間隙対応部分Ｐの太さは均一である。間隙ｇ１の幅ｄ２は、第１実施形態の間隙ｇ１の幅ｄ２と同じである。第２実施形態においても、間隙対応部分Ｐの太さｄ１と、間隙ｇ１の幅ｄ２とは、上記式（１）の関係を満たす。このように上記式（１）を満たすためには、第１実施形態と同様に、間隙対応部分Ｐの太さと、間隙ｇ１の幅とのうちの少なくとも一方を調整してもよい。すなわち、第５シール部３２ｅを製造するための金型の形状と、セパレータ１００を製造するための金型の形状とのうちの少なくとも一方を調整することにより、上記式（１）の関係を満たしてもよい。

以上の構成を有する第２実施形態のシール構造は、第１実施形態のシール構造と同様な効果を有する。加えて、シール部３２において、間隙対応部分Ｐのみを太くして他の部分を細くできるので、他の部分の配置に起因する面内シールラインの配置の自由度の低下を抑制できる。

Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
上記各実施形態では、すべての間隙ｇ１〜ｇ４の間隙対応部分Ｐにおいて、上記式（１）を満たすようにしていたが、本発明はこれに限定されない。間隙ｇ１〜ｇ４のうち、少なくとも１つの間隙において上記式（１）を満たせばよい。このような構成においても、実施形態と同様な効果を奏する。

Ｃ２．変形例２：
上記各実施形態では、間隙ｇ１〜ｇ４は、面内シールラインによる気密性確保の目的で設けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、軽量化等の理由により間隙が設けられていても、シール部３０、３２において、かかる間隙と流路（マニホールド）との間に位置する部分の太さｄ１と、かかる間隙の幅ｄ２とが上記式（１）を満たすことにより、実施形態と同様な効果を奏する。

Ｃ３．変形例３：
上記実施形態２では、シール部３２において、間隙対応部分Ｐの太さのみを太くしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、間隙対応部分Ｐに向かうにつれて第５シール部３２ｅの太さが太くなるようにしてもよい。このような構成においても、間隙対応部分Ｐの太さｄ１と、間隙ｇ１の幅ｄ２とは、上記式（１）を満たすので、実施形態と同様な効果を奏する。

本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…燃料ガス供給マニホールド
２…燃料ガス排出マニホールド
３…酸化剤ガス供給マニホールド
４…酸化剤ガス排出マニホールド
５…冷却媒体供給マニホールド
６…冷却媒体排出マニホールド
１１、１２、１３、１４、１５、１６…開口部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ…壁部
２１ａ、２１ｉ…溝部
２１ｓ、２１ｔ…平坦部
３０、３２…シール部
３０ａ…第１シール部
３０ｂ…第２シール部
３０ｃ…第３シール部
３０ｄ…第４シール部
３０ｅ、３２ｅ…第５シール部
３１…面内シールライン
１００…セパレータ
１１１…流路
１１２…突起部
２００…ＭＥＧＡ
２１０…発電対応部
２５０…支持フレーム
２８０…ＭＥＧＡプレート
３００…単セル
５００…燃料電池
Ａｒ…領域
Ｐ…間隙対応部分
ｄ１、ｄ３…太さ
ｄ２…幅
ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４…間隙
ＳＤ…積層方向

Claims (1)

1. 隣り合う単セルのセパレータ同士が対面するように複数の前記単セルが積層方向に積層された燃料電池における各単セル間のシール構造であって、
   前記セパレータにおける隣り合う前記単セルのセパレータと対面する面に前記積層方向に突出し、互いに所定の間隙だけ離れて形成された複数の壁部と、
   前記セパレータにおける前記壁部が形成された前記面とは反対側の面において、前記壁部と対応する位置に形成された溝部と、
   隣り合う前記単セルのセパレータ間に配置され、前記単セル間を流通し前記燃料電池に用いられる流体の流路を形成する開口部と前記複数の壁部とを囲むシール部材と、
   を備え、
   前記シール部材のうち前記間隙を空けて形成された前記壁部に隣接して配置されるシール部材における前記開口部と前記間隙との間に位置する部分の太さをｄ１とし、前記間隙の幅をｄ２としたときに、ｄ１×２＞ｄ２である、
   シール構造。

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